心脏神经丛受局部阻断钠离子通道1.8的影响探究

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谢永臻 梁柏堂 王建伟 张 为 卢 奕

心脏神经丛受局部阻断钠离子通道1.8的影响探究

谢永臻 梁柏堂 王建伟 张 为 卢 奕

(药明激创(佛山)生物科技有限公司,广东 佛山 528000)

目的:观察分析心脏神经丛受局部阻断钠离子通道1.8的影响情况。方法:随机选取本次实验所用杂种犬共计20条(产地:广东省医学实验动物中心),选取时间均在2021年1月至2021年12月之间,通过随机分组处理,将其划分为观察组(n=10)与参照组(n=10),其中,观察组运用局部钠离子通道阻断剂,参照组运用二甲亚砜(浓度5%)/聚乙二醇(浓度95%),对右前神经丛与右下神经丛局部用药前后10分钟,高频电刺激右前神经丛导致的窦性心律、引起心房颤动过程中电压与心房颤动时心室率变化情况进行对比观察。结果:(1)由于刺激电压持续升高,参照组SR下降呈现线性进行性下降趋势,但是与观察组SR下降态势相比比较迟缓,统计学对比(<0.05)。(2)两组基础状态SR下降比例评测值对比,观察组SR下降比例表现更低,与参照组对比呈<0.05;
(3)观察组的所需电压水平,相较于对照组明显升高,统计学对比差异显著(<0.05);
(4)在用药前8分钟,观察组的心率,相较于参照组明显较高,但是统计学对比差异较小(>0.05)。用药后8分钟,观察组的心率,相较于参照组明显偏高,统计学对比差异较大(<0.05)。结论:局部阻断钠离子通道1.8能够发挥调节心脏神经丛功能的作用,可为临床医师提供治疗心脏房颤等疾病的新思路,有较高的研究价值。

心血管疾病;
钠离子通道;
心脏神经丛;
影响作用

根据相关研究发现[1],SCN10A编号的钠离子通道1.8位于背根神经节小直径外周感觉神经元与无髓鞘神经纤维之中,能够在痛觉神经纤维动作电位传导过程中发挥促进作用。另外,有关研究学者指出[2],钠离子通道1.8位于心脏神经丛当中,同时钠离子通道1.8可能和心脏房室传导阻滞、心房颤动形成概率升高有一定关联性。阻断钠离子通道1.8会对颈部迷走神经刺激的心脏房室传导、心房颤动产生抑制影响的作用,但是关于钠离子通道1.8对心脏神经丛的功能作用还未达成统一共识。A-803467作为钠离子通道1.8的阻断剂,有显著的特异性、可逆性特点,通过研究膜片钳发现[3],A-803467能够进一步对犬心脏神经元的钠电流密度与动作电位激活频率产生控制作用。为此,本文随机选取20条杂种犬作为研究对象,在其心脏神经丛注射A-803467阻断剂,对研究对象的窦性心律、心房颤动发生概率进行观察分析,旨在为临床研究学者提供可靠参考依据。

1.1 基础材料

随机选取本次实验所用杂种犬共计20条(产地:广东省医学实验动物中心),选取时间均在2021年1月至2021年12月之间,通过随机分组处理,将其划分为观察组(n=10)与参照组(n=10),其中,观察组体重均为15 kg~20 kg,平均体重(17.61±2.12) kg,通过直视观察,在窦房结脂肪垫与房室结脂肪垫表面进行A-803467多点注射,注射标准为1 μmol为0.5 mL;
参照组体重均为15 kg~20 kg,平均体重(17.41±2.06) kg,在窦房结脂肪垫与房室结脂肪垫表面进行A-803467溶剂多点注射,A-803467溶剂主要由二甲亚砜(浓度5%)与聚二乙醇(浓度95%)组成,用量为5 mL。

1.2 方法

1.2.1 药物试剂的运用方法

本次临床研究所应用的A-803467(产地:艾美捷科技有限公司)与5-(4-Chlorophenyl)-N-(3, 5-dimethoxyphenyl)- 2-furancarboxamide(产地:艾美捷科技有限公司),分子量达到357.6,溶解在二甲亚砜(浓度5%)与聚乙二醇(浓度95%,聚而乙醇400)。溶解期间,需要持续加热并不断搅拌,直至完全溶解,最终形成浓度为每升2 mmol溶液,在每个脂肪垫中注射0.5 mL,也就是1 μmol。

1.2.2 心脏神经丛的确认

对两组研究对象进行开胸手术,应用自制针状电极,将其插入研究对象的四肢皮下,连续监控体表心电图,右侧股动脉插管连续监控血压变化情况。通过左侧与右侧第四肋间隙将皮肤剪开,依照顺序钝性分离皮下组织、肌层、肋间肌肉,利用胸廓撑开设备把肋骨撑开。将左肺轻轻提起,剪开心包,缝制心包吊床,确保左心房与右心房充分暴露。另外,在左心房与右心房游离壁进行心外膜起搏标测导管(产地:北京迈特利技术开发有限公司)的缝制。

右前神经丛主要在右肺静脉和右房之间窦房结脂肪垫之中,而右下神经丛在下腔静脉与左房下部相互连接的房室结脂肪垫当中。利用双极电极(产地:科斗脑机科有限公司)将其放在心脏脂肪垫表层,与神经刺激仪器(产地:博华医疗设备有限公司)相互连接,设置50 ms高频电刺激。对右前神经丛进行刺激,可导致SR降低或者窦性停搏;
对右下神经丛进行刺激,可导致房室传导阻滞。

1.2.3 电生理检测

观察组与对照组在基础状态下进行电生理检测,随后基于直观观察下利用微量注射器(产地:北京英伟达科技有限公司),在窦房结脂肪垫与房室结脂肪垫表面多点进行A-803467注射,确保每个脂肪垫注射剂量保持在0.5 mL,且在用药后8分钟,做好电生理参数的观察与记录工作。利用神经刺激设备在右前神经丛进行高频电刺激,以电压递增式为主,持续时间为30 s~50 s,刺激参数保持频率20 Hz,脉宽为0.1 ms,初始电压设定为1 V,每级升高0.5 V,刺激终点即出现心房颤动或者心脏停搏。在处于基础状态时与用药后8分钟,将刺激电压增加SR变化情况进行记录,计算高频电刺激右前神经丛前后SR下降比重,同时记录高频电刺激右前神经丛引发心房颤动情况下的电压水平与心率变化情况。利用电生理系统(产地:美国BIOPAC公司)对所有电生理信号进行记录分析,将滤波控制在0.05 Hz~500 Hz之间。

1.3 观察指标

对右前神经丛和右下神经丛局部用药前后8分钟,高频电刺激右前神经丛引起的窦性心律、引发心房颤动过程中电压与心房颤动情况下心室率变化情况进行观察对比。其中,SR的定义[4]:在出现窦性心律情况下,持续20次心跳均在R-R间期。心房颤动的定义[5]:在高频电刺激下,右前神经丛结束后连续大于5秒的绝对不规则心房节律,也就是每分钟超过500次。心房颤动时,测量20次心跳的平均R-R间期定义:心房颤动情况下的心室率。

1.4 统计学处理

本次临床研究的临床数据运用统计学分析系统(SPSS 21.0)展开数据处理,所有计量资料使用(均数±标准差)进行表示。随着刺激电压的升高,观察组与参照组SR对比利用重复测量设计治疗方差分析方法,在方差分析后,检验应用Tukey"s,比较分析观察组与参照组不同刺激电压水平情况下SR变化情况。两组之间的右前神经丛高频电刺激导致心房颤动电压水平与心室率对比,运用非配对样本t检验方式。两组之间SR下降比例运用曼-惠特尼U检验方式,当<0.05,说明统计学对比存在意义。

2.1 对比高频电刺激右前神经丛情况下两组心率变化情况

右前神经丛在高频电刺激作用下,会出现SR降低情况,随着电压刺激的加强,SR可进行性下降。由于刺激电压持续升高,参照组SR下降呈现线性进行性下降趋势,但是与观察组SR下降态势相比比较迟缓,统计学对比<0.05,详情见表1所示。

表1 高频电刺激右前神经丛情况下观察组与参照组心率变化情况(次/分)

组别例数基础状态1V2V3V 参照组10152±7130±8103±776±2 观察组10154±7142±7127±9116±10 t 0.78443.56970.832012.4034 P 0.44300.00220.41630.0000

2.2 对比两组基础状态SR下降比例评测值

通过观察表2,两组基础状态SR下降比例评测值对比,观察组SR下降比例表现更低,与参照组对比呈(<0.05)。

表2 两组基础状态SR下降比例对比

组别例数SR下降比例(%) 参照组1049.5±5.11 观察组1024.6±2.11 t 14.2427 P 0.0000

2.3 对比高频电刺激右前神经丛情况下两组出现心房颤动时电压水平情况

观察组的所需电压水平,相较于对照组明显升高,统计学对比差异显著(<0.05),详情见表3。

表3 对比高频电刺激右前神经丛情况下两组出现心房颤动时电压水平情况

组别例数电压水平(V) 参照组103.1±0.4 观察组104.7±0.3 t 10.1192 P 0.0000

2.4 用药前后8分钟两组心率变化情况

在用药前8分钟,观察组的心率,相较于参照组明显较高,但是统计学对比差异较小(>0.05)。用药后8分钟,观察组的心率,相较于参照组明显偏高,统计学对比差异较大(<0.05),详情见表4。

表4 用药前后8分钟两组心率变化情况

组别例数用药前(次/分)用药后(次/分) 参照组1097±997±9 观察组10101±6144±12 t 1.16949.9084 P 0.25750.0000

钠离子通道是一种糖基化多肽复合体,主要由组成孔道的α亚单位、辅助β亚单位两个部分构成,其中α亚单位拥有许多传导钠离子孔道,是一种可以完成其功能的重要组织。α亚单位是由4个同源结构域构成,氨基酸四聚体共有2016个,且每个同源结构域都有S1、S2、S3、S4、S5、S6共计6个跨膜螺旋,每个结构域S5与S6连接区域共同组成亲水性显著的孔道区。然而,S5与S6连接区域一部分位于细胞膜之外,而一部分位于细胞膜之内,不对称结构相对明显。对于膜内部分临床上称作为P环,围绕在孔道之内可以选择性让钠离子通过,一旦有关残基发生改变,此孔道对于钠离子选择性、通透性也会进一步减弱。每个结构域中的S4都是通道电压感受器,其氨基酸排列顺序为:每3个残基中的首个都有正电荷,其他2个属于疏水性残基。在细胞膜电位除极的情况下,电位发生明显改变,会使S4出现跨膜性移动现象,以至于通道开放形成钠电流。控制钠通道的快速失活区域,在通道的细胞膜内表层,位于结构域Ⅲ与Ⅳ之中的细胞内链上,具体为1484-1486的IFM氨基酸序列(I表示异亮氨酸;
F表示苯丙氨酸;
M表示甲硫氨酸)。而辅助β亚共有4个亚型,即β1、β2、β3、β4,人体主要以β1、β3为主,对ɑ在细胞膜定位与稳定性起到良好辅助作用,并参与α亚基失活与电压灵敏性。除此之外,杨志等[6]在研究中发现,钠通道的C端能对通道快失活产生一定作用。其中,某个部位活动出现异常,会使此通道失活不完全。所以,在动作电位期间之内,因钠离子持续内流,会使动作电位时程进一步增加。如若在正常情况下,因结构域环和通道C端会形成分子复合体,其能通道管壁,不再留有任何缝隙。研究结果表明,C端的前半部分和IFM氨基酸序列相互融合,可使通道完全失活。而在此结合上出现异常变化,就会有缝隙出现,形成钠离子漏流,具体为不全失活。

编码人类与啮齿类动物的钠通道ɑ亚单位基因,作为现阶段钠通道特点表现良好的基因。一般情况下,将钠离子通道α亚单位跨膜结构域和细胞外结构域的氨基酸序列一致性大于50%以上的当成钠离子通道一个亚科。国际药理学家协会关于钠离子通道命名提出统一要求,需要根据其主要通透的钠离子与重要调节因素-电压表示方式,说明基因亚科数字与小数点,小数点后面数字赋值给同型异构体。钠离子通道1.8编码基因由于SCN10A,处于人体染色体3p21-3p22区域之间,主要编码ɑ亚单位。有关研究指出,人和大鼠钠离子通道1.8基因的同源性超过90%。

离子通道作为细胞膜上的蛋白质,在脂质双分子层膜上形成有较高选择性的亲水性孔道,可以让大小适中、电荷离子保持被动转运的方式经过,其离子选择性、门控性十分明显。由于离子通道门控性质存在差异,离子通道可划分为两种,即非门控离子通道与门控离子通道。门控离子通道还能依照控制通道启闭信号的差异,进一步划分为三种不同通道,即电压门控离子通道、化学门控离子通道以及机械门控离子通道。电压门控离子通道在开启或者关闭的情况下,受膜电位的影响,有显著的电压依赖性,且通道常常和电位变化时程存在一定关联性,所以时间依赖性相对明显。此种通道将与细胞兴奋特性、不应期、传导性、维持细胞正常体积有一定关系。

钠离子是离子通道最容易通过的物质,由于钠离子自身的选择性特点,使钠离子可以跨膜通过,具体为电压门控钠离子通道,主要集中在神经、骨骼肌、心肌细胞膜之上。在人体心肌细胞上钠离子通道密度比较大,每个心肌细胞上分布超过100万个。钠离子通道在高密度分布情况下,会形成动作电位快速去极化。一旦其数量降低或者活动减少,会无法形成正常0期去极化电位,使后续钠离子通道活动受到不利影响,从而导致动作电位出现异常,引发心脏房颤。除此之外,此通道活动减少,也会使0期去极化速率减缓,以至于动作电位传导速度降低,严重情况下会引起传导阻滞。

在心脏神经丛中,副交感成分主要分为交感神经纤维和副交感神经纤维。根据相关研究证实[7],在高频电刺激作用下,心脏神经丛会导致肺静脉活动,增加心脏房颤的可能性,根本原因是作用心脏神经丛末梢,使神经递质乙酰胆碱进一步释放,减少心房肌细胞动作电位时程与心房有效不应期,促使不应期离散度升高,引发折返或者微折返。关于心脏房颤的治疗,临床上主要运用心脏神经丛标测和消融技术[8]。除此之外,对心脏神经丛进行高频电刺激,也容易导致心脏房颤的发生,但是在右前神经丛和右下神经丛局部注射A-803467阻断剂,能够增加心脏房颤所需要的电压水平,由此可见,A-803467阻断剂能够发挥控制心脏神经丛副交感活动的作用。

本次临床研究结果表明,(1)由于刺激电压持续升高,参照组SR下降呈现线性进行性下降趋势,但是与观察组SR下降态势相比比较迟缓,统计学对比<0.05;
(2)两组基础状态SR下降比例评测值对比,观察组SR下降比例表现更低,与参照组对比呈(<0.05);
(3)观察组的所需电压水平,相较于对照组明显升高,统计学对比差异显著(<0.05);
(4)在用药前8分钟,观察组的心率,相较于参照组明显较高,但是统计学对比差异较小(>0.05)。用药后8分钟,观察组的心率,相较于参照组明显偏高,统计学对比差异较大(<0.05)。由此可见,A-803467能够使心率进一步升高,有效改善心脏房颤时心室反应情况。根本原因是和右下神经丛对房室结功能产生影响有一定关联性[9],在右下神经丛进行A-803467注射,受到去迷走神经的影响,导致房室结前传功能得到强化,促使更多的心房激动下传到心室,进一步说明右下神经丛中的钠离子通道1.8可能参与改善房室结传导性。对右前神经丛进行高频电刺激情况下,SR变化情况能够反映出心脏神经丛功能取代指标[10],为临床医师治疗心脏房颤提供可靠依据。通过利用微电极仪器,将右前神经丛局部电位情况进行记录观察,可以发现右前神经丛局部电位的振幅、频率变化和SR改变基本相同。在右前神经丛接受高频电刺激作用下,容易引起SR降低,此次临床研究也发现相同变化情况。从而体现出A-803467能够控制高频电刺激右前神经丛引起的SR减缓,说明阻断钠离子通道1.8可发挥控制心脏神经丛的作用。

综上所述,通过分析阻断钠离子通道1.8对心脏神经丛作用的影响,能够发现局部阻断钠离子通道1.8能够发挥调节心脏神经丛功能的作用,对于临床治疗心脏房颤疾病能提供可靠依据,提高临床治疗效果。

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Study on the Effect of Local Blocking of Sodium Channel 1.8 on Cardiac Plexus

Objective: To observe and analyze the effect of local blocking of sodium channel 1.8 on cardiac plexus. Methods: A total of 20 mongrel dogs (origin: Guangdong Medical Experimental Animal Center) were randomly selected from January 2021 to December 2021. They were randomly divided into observation group (n = 10) and reference group (n = 10). The observation group was treated with local sodium channel blocker, and the reference group was treated with dimethyl sulfoxide (concentration 5%) / polyethylene glycol (concentration 95%). The sinus rhythm caused by high-frequency electrical stimulation of the right anterior plexus, the voltage during atrial fibrillation and the changes of ventricular rate during atrial fibrillation were compared and observed 10 minutes before and after local medication of the right anterior plexus and the right lower plexus. Results: (1) As the stimulation voltage continued to rise, the SR of the reference group showed a linear and progressive downward trend, but it was slower than that of the observation group, with statistical comparison (< 0.05); (2) Compared with the evaluation value of SR decline ratio of the two groups, the SR decline ratio of the observation group was lower than that of the reference group, compared with the reference group,< 0.05; (3) The required voltage level of the observation group was significantly higher than that of the control group, with statistically significant difference(< 0.05); (4) The heart rate of the observation group was significantly higher than that of the reference group 8 minutes before the treatment, but the statistical difference was small (> 0.05). At 8 minutes after administration, the heart rate of the observation group was significantly higher than that of the reference group, with a statistically significant difference (< 0.05). Conclusion: Local blocking of sodium channel 1.8 can play a role in regulating the function of cardiac plexus, and can provide clinicians with new ideas for the treatment of cardiac atrial fibrillation and other diseases, which has high research value.

cardiovascular disease; sodium channel; cardiac plexus; effect

R541

A

1008-1151(2022)09-0142-04

2022-06-29

谢永臻(1964-),男,供职于药明激创(佛山)生物科技有限公司,博士,研究方向为离子通道药物筛选、仪器开发。

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